JP2014190702A - 検査装置、検査方法及び検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度にＸ線検査を行うこと。
【解決手段】検査装置１は、半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行う。また、検査装置１は、撮影手段２と設定手段３と検査手段４と、を備えている。撮影手段２は、部品及び半田部分を撮影する。設定手段３は、撮影手段２により撮影された部品及び半田部分の画像情報に基づいて、Ｘ線検査の検査範囲を部品及び半田部分にのみ設定する。検査手段４は、設定手段３により設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象に対してＸ線検査を行うための検査装置、検査方法及び検査プログラムに関するものである。

近年、ＳＭＴ（表面実装技術：Surface Mount Technology）による基板検査において、半導体チップ部品下の半田面積、リード部の半田厚、ＢＧＡの半田付け部、などの検査を行うために、Ｘ線検査機が使用されている。

Ｘ線検査機の検査方式には、例えば、検査対象の３次元データを取得可能なＣＴ方式、検査対象の高さを変えたスライス画像を取得し検査を行うラミノグラフィ方式、等が存在している。いずれの方式のＸ線検査機においても、その基本的なハードウェア構成は略同一となっている。すなわち、Ｘ線源から検査対象に対してＸ線が照射され、検査対象の後方に配置されたディテクタに受光される構成となっている。ディテクタでは、検査対象のＸ線透過度の情報が得られる。一方で、検査対象とディテクタ間の基板裏面に半田などが存在すると、その影響を受けて検査対象の正確なＸ線透過度を測定することが不能となる。

このような基板裏面の影響を低減させるための一つの方法として、例えば、ラミノグラフィ方式が採用されている。このラミノグラフィ方式においては、図１３に示す如く、検査対象に対してＸ線を斜め方向から照射できるようにＸ線源（Ｘ線管）とディテクタを夫々配置する。そして、Ｘ線源とディテクタを、基板に垂直な回転軸周りに回転させつつＸ線照射を行い、測定を行う。この時、回転により基板表面の照射位置がずれないように高さ位置を合せる（以下、焦点合わせと称す）。このように配置することで、基板表面の部品Ａを通るＸ線は、回転角によらず常にディテクタ上の同じ位置に照射される。一方で、基板裏面の部品Ｂを通るＸ線は、回転角に応じてディテクタに照射される位置が移動する。これにより、部品Ｂの画像をぼかしてその影響を抑えることができるので、部品Ａの情報を分離して得ることが出来る。

図１４は、基板表面のＳＯＰのリードの半田付け部に焦点を合わせた画像である。図１４の右上方の拡大図によると、基板裏面の影響を多少受けて周囲も灰色となっているが、各リードの半田付け部は分離されており確認できる状態となっている。このような画像を利用して、チップ部品下の半田面積やリード部の半田厚等を検査することができる。

なお、Ｘ線検査機の検査方式において、検査データ作成時には高さを変えたスライス画像を用いている。さらに、各半田付け部分に対しては、検査エリアを定義した検査範囲が設定される。Ｘ線検査機は、この検査範囲に対して半田面積や半田厚等を検査する。

特開平０５−０９９６４３号公報

ところで、上記Ｘ線検査機の検査範囲は、例えば、基板上のランドに合わせて設定されている。一方、検査対象の基板表面と基板裏面で半田付け箇所が同一位置となる場合がある（図１５（ａ））。この場合、ラミノグラフィ方式等により基板裏面の影響を受け難くするように検査画像を撮像しても、図１５（ｂ）に示す如く基板裏面の半田部分が大きい場合には基板表面に焦点を合せても基板裏面の半田部分を消去しきれずその基板裏面の半田部分が写り込むこととなる（図１５（ｃ））。このように検査対象物のＳＯＰのリードの傍に基板裏面の半田部分が写り込むと、基板表面のリード部と基板裏面の半田の写り込んだ部分との切り分けができず、Ｘ線検査における誤検査の原因となる。

なお、検査対象である半田付け部以外の像を予め記憶しておき、検査対象入力画像から予め記憶した像を引き、その結果得られたデータから、両面実装基板の半田付け部の検査を行う検査方法が知られている（特許文献１参照）。この検査方法においては、検査対象入力画像から予め記憶した像を引いた差分データの生成が必要となり、処理が複雑となり得る。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高精度にＸ線検査を行うことができる検査装置、検査方法及び検査プログラムを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査装置であって、前記部品及び半田部分を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する設定手段と、前記設定手段により設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う検査手段と、を備えることを特徴とする検査装置である。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査方法であって、前記部品及び半田部分を撮影するステップと、前記撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定するステップと、前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行うステップと、を含むことを特徴とする検査方法であってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査プログラムであって、撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する処理と、前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする検査プログラムであってもよい。

本発明によれば、高精度にＸ線検査を行うことができる検査装置、検査方法及び検査プログラムを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る検査装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る基板上のリード部品及びその半田部分に対するＸ線検査範囲の設定方法を示すフローチャートである。 従来のリード部品及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を示す図である。 外観検査機により撮影された撮影画像に基づいて特定されたリード先端部を示す図である。 外観検査機により撮影された撮影画像に基づいて特定された半田部分を示す図である。 情報処理装置により限定されたＸ線検査範囲を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る基板上の半導体チップ及びその半田部分に対するＸ線検査範囲の設定方法を示すフローチャートである。 従来の半導体チップ及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を示す図である。 外観検査機により撮影された撮影画像に基づいて特定された半導体チップの電極部を示す図である。 外観検査機により撮影された撮影画像に基づいて特定された半田部分を示す図である。 情報処理装置により限定されたＸ線検査範囲を示す図である。 ラミノグラフィ方式の検査装置の一構成例を示す図である。 基板表面のＳＯＰのリードの半田付け部に焦点を合わせた画像を示す図である。 （ａ）基板裏面に焦点を合わせたＸ線画像であり、基板表面と基板裏面で半田付け箇所が同一位置となる場合を示す図である。（ｂ）基板裏面の半田部分のＸ線画像を示す図である。（ｃ）基板裏面の半田部分が写り込んだＸ線画像を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。本実施の形態に係る検査装置１は、半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うためのものである。検査装置１は、部品及び半田部分を撮影する撮影手段２と、撮影手段２により撮影された部品及び半田部分の画像情報に基づいて、Ｘ線検査の検査範囲を部品及び半田部分にのみ設定する設定手段３と、設定手段３により設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う検査手段４と、を備えている。本実施の形態によれば、Ｘ線検査の検査範囲を部品及び半田部分のみの必要かつ狭い範囲に限定することで、基板裏面の半田部分が基板表面の検査範囲内に写り込む可能性が低くなる。このため、誤検査を抑制でき検査精度を向上させることができる。

図２は、本実施の形態に係る検査装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る検査装置１０は、所定の演算処理を行う情報処理装置１１と、検査対象の外観を撮影する外観検査機１２と、検査対象のＸ線検査を行うＸ線検査機１３と、を備えている。

情報処理装置１１は、設定手段３の一具体例であり、外観検査機１２から出力される検査対象の撮影画像に基づいてＸ線検査機１３の検査範囲を設定する。情報処理装置１１は、設定した検査範囲の情報をＸ線検査機１３に対して出力する。

情報処理装置１１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＣＰＵ１１１によって実行される演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ１１２、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）１１３、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、及びインターフェイス部１１３は、データバス１１４などを介して相互に接続されている。

外観検査機１２は、撮影手段の一具体例であり、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどの撮影装置から構成されている。外観検査機１２は、検査対象（例えば、半田付けされたプリント基板）の撮影を行い、その撮影画像を情報処理装置１１に対して出力する。

Ｘ線検査機１３は、検査手段の一具体例であり、情報処理装置１１から出力される検査範囲に対してＸ線を照射することで、検査対象のＸ線撮影を行う。

Ｘ線検査機１３は、例えば、Ｘ線を照射するＸ線管（照射手段の一具体例）１３１と、Ｘ線管１３１からの照射されるＸ線を受光するディテクタ（受光手段の一具体例）１３２と、を有している。Ｘ線管１３１とディテクタ１３２は、検査対象である基板上の部品に関して対角に配置されている。Ｘ線管１３１及びディテクタ１３２は基板に垂直な回転軸周りに回転しつつ、Ｘ線管１３１は検査対象に対してＸ線を照射する。この時、回転により基板表面の照射位置がずれないように焦点合わせを行う。

情報処理装置１１、外観検査機１２、及びＸ線検査機１３は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）１４などで接続されており、相互にデータ通信を行うことができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１において、情報処理装置１１は、基板上のリード部品及びその半田部分に対するＸ線の検査範囲（以下、Ｘ線検査範囲と称す）を設定する。

図３は、本実施の形態１に係る基板上のリード部品及びその半田部分に対するＸ線検査範囲の設定方法を示すフローチャートである。まず、外観検査機１２は、基板上のリード部品及びその半田部分を撮影し、その撮影画像を情報処理装置１１に対して出力する（ステップＳ１０１）。

情報処理装置１１は、外観検査機１２により撮影された基板上のリード部品及びその半田部分の撮影画像に基づいて、リード部品及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を設定する。

図４は、従来のリード部品及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を示す図である。図４に示すように、従来のＸ線検査範囲は、設計データなどを用いているため、製造誤差を考慮して実際の半田付け部であるパッドよりも、やや大きめに設定されている。

これに対し、本実施の形態１に係る情報処理装置１１においては、外観検査機１２により撮影されたリード部品及びその周辺の半田部分の撮影画像に基づいて、リード先端部（図５）及びその半田部分（図６）を特定する。なお、この半田部分には、リードが立ち上る部分（リード立上り部）の裏側に隠れた半田部（半田補間部分）を含む。また、情報処理装置１１は、外観検査機１２により撮影されたリード部品及びその半田部分の撮影画像に基づいて、例えば、パターン認識技術などを用いてリード先端部及びその半田部分を特定することができる。そして、情報処理装置１１は、図７に示す如く、特定したリード先端部及びその半田部分（半田補間部分を含む）のみに対してＸ線検査範囲を設定し（ステップＳ１０２）、設定したＸ線検査範囲をＸ線検査機１３に対して出力する。Ｘ線検査機１３は、情報処理装置１１からの出力されたＸ線検査範囲に基づいて、リード先端部及びその半田部分のみ対してＸ線を照射し、Ｘ線検査を行う（ステップＳ１０３）。

以上、本実施の形態１によれば、Ｘ線検査範囲を実基板のリード先端部及びその半田部分のみに限定することができる。このようにＸ線検査範囲を検査で必要な狭い範囲に限定することで、リード部品及びその半田部分に対してＸ線検査を行った際に、基板裏面の半田部分が基板表面の検査範囲内に写り込む可能性が低くなる。このため、誤検査を抑制できＸ線検査精度を向上させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２において、情報処理装置１１は、基板上の半導体チップ及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を設定する。

図８は、本実施の形態２に係る基板上の半導体チップ及びその半田部分に対するＸ線検査範囲の設定方法を示すフローチャートである。まず、外観検査機１２は、基板上の半導体チップ及びその半田部分を撮影し、その撮影画像を情報処理装置１１に対して出力する（ステップＳ２０１）。

図９は、従来の半導体チップ及びその半田部分に対するＸ線検査範囲を示す図である。図９に示すように、従来のＸ線検査範囲は、設計データなどを用いているため、製造誤差などを考慮して実際の半田付け部であるパッドよりも、やや大きめに設定されている。

これに対し、本実施の形態２に係る情報処理装置１１においては、外観検査機１２により撮影された半導体チップ及びその周辺の半田部分の撮影画像に基づいて、半導体チップの電極部を特定し（図１０）、さらに、その半田部分を特定する（図１１）。そして、情報処理装置１１は、図１２に示す如く、特定した半導体チップの電極部及びその半田部分のみに限定したＸ線検査範囲を設定し（ステップＳ２０２）、設定したＸ線検査範囲をＸ線検査機１３に対して出力する。Ｘ線検査機１３は、情報処理装置１１からの出力されたＸ線検査範囲に基づいて、半導体チップの電極部及びその半田部分のみ対してＸ線を照射し、Ｘ線検査を行う（ステップＳ２０３）。

以上、本実施の形態２によれば、Ｘ線検査範囲を実基板の半導体チップの電極部及びその半田部分のみに限定することができる。このように、Ｘ線検査範囲を検査で必要な狭い範囲に限定することで、半導体チップ及びその半田部分に対してＸ線検査を行った際に、基板裏面の半田部分が基板表面の検査範囲内に写り込む可能性が低くなる。このため、誤検査を抑制できＸ線検査精度を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

また、本発明は、例えば、図３及び図８に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査装置であって、
前記部品及び半田部分を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う検査手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
（付記２）
（付記１）記載の検査装置であって、
前記部品がリードであるとき、前記設定手段は、前記検査範囲を前記リード先端部分及び前記半田部分にのみ設定する、ことを特徴とする検査装置。
（付記３）
（付記２）記載の検査装置であって、
前記半田部分は、前記リードが立ち上る部分の裏側に位置する半田部を含む、ことを特徴とする検査装置。
（付記４）
（付記１）記載の検査装置であって、
前記部品が半導体チップであるとき、前記設定手段は、前記検査範囲を前記半導体チップの電極部分及び前記半田のみに設定する、ことを特徴とする検査装置。
（付記５）
（付記１）乃至（付記４）のうちいずれか記載の検査装置であって、
前記検査手段は、前記基板上の部品及び半田部分に対してＸ線を照射する照射手段と、該照射手段により照射されたＸ線を受光する受光手段と、を有しており、
前記照射手段および受光手段は、前記基板上の部品に関して対角に配置され、前記照射手段および受光手段は前記基板に垂直な回転軸周りに回転しつつ、前記照射手段は前記Ｘ線を照射する、ことを特徴とする検査装置。
（付記６）
半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査方法であって、
前記部品及び半田部分を撮影するステップと、
前記撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定するステップと、
前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行うステップと、
を含むことを特徴とする検査方法。
（付記７）
半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査プログラムであって、
撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する処理と、
前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする検査プログラム。

１、１０ 検査装置
２ 撮影手段
３ 設定手段
４ 検査手段
１１ 情報処理装置
１２ 外観検査機
１３ Ｘ線検査機

Claims (7)

1. 半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査装置であって、
   前記部品及び半田部分を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う検査手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１記載の検査装置であって、
   前記部品がリードであるとき、前記設定手段は、前記検査範囲を前記リード先端部分及び前記半田部分にのみ設定する、ことを特徴とする検査装置。
3. 請求項２記載の検査装置であって、
   前記半田部分は、前記リードが立ち上る部分の裏側に位置する半田部を含む、ことを特徴とする検査装置。
4. 請求項１記載の検査装置であって、
   前記部品が半導体チップであるとき、前記設定手段は、前記検査範囲を前記半導体チップの電極部分及び前記半田のみに設定する、ことを特徴とする検査装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の検査装置であって、
   前記検査手段は、前記基板上の部品及び半田部分に対してＸ線を照射する照射手段と、該照射手段により照射されたＸ線を受光する受光手段と、を有しており、
   前記照射手段および受光手段は、前記基板上の部品に関して対角に配置され、前記照射手段および受光手段は前記基板に垂直な回転軸周りに回転しつつ、前記照射手段は前記Ｘ線を照射する、ことを特徴とする検査装置。
6. 半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査方法であって、
   前記部品及び半田部分を撮影するステップと、
   前記撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定するステップと、
   前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行うステップと、
   を含むことを特徴とする検査方法。
7. 半田により部品が取り付けられた基板に対してＸ線検査を行うための検査プログラムであって、
   撮影された前記部品及び半田部分の画像情報に基づいて、前記Ｘ線検査の検査範囲を前記部品及び半田部分にのみ設定する処理と、
   前記設定された検査範囲に基づいて、Ｘ線検査を行う処理と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする検査プログラム。